teknik ta yer almazlar. Kristal veya mikro kristal diye adlandırılan ve maksimum kullanım sıcaklığı, göreceli olarak daha yüksek olan fiberlerin kullanımının daha hızlı artması beklenmektedir. Seramik fiberlerin yoğunluğu, yalıtım ateş tuğlasının yaklaşık üçte biridir. Fiber yerine, yoğunluğu, fiberlerin yaklaşık 3 katı daha ağır olan yalıtım ateş tuğlası kullanılsaydı, toplam refrakter tuğla tüketimindeki payı yüzde 25 olurdu. Bu oran fiberlerin ne kadar büyük öneme sahip olduğunu göstermektedir. 1980'den sonra alümina fiberler, zirkonya fiberlere üstünlük sağlamıştır. Fakat kimyasal etkilere dayanıklılık söz konusu olduğunda zirkonya hala üstündür. 1970'li yılların başında petrol fiyatlarının, yüzde l00'ün üzerinde artması tüm dünyada ve tüm enerji kullanan sektörlerde tasarruf tedbirleri alınmasına neden oldu. Bu sorun, 1950'de keşfedilmiş ama pek uygulama alanı bulamamış fiberlerin çok hızlı gelişmesine ve yaygınlaşmasına yol açtı. Fakat ülkemizde 1987'ye kadar istenilen düzeye gelememiştir. Pazarlayan kuruluşların yetkilileri bile ürünlerinin özelliklerini tanıtamamaktadırlar. 1990'lar sonrasında, yeni yapılan fırınlarda bir ton sıvı çelik üretmek için harcanan refrakter miktarı 90 kilogramdan 8 kilograma düşmüştür. Kullanılmakta olan yüzde 10 seramik fiber yerine yalıtım ateş tuğlası kullanılsaydı refrakter tüketimindeki payı yüzde 25 olacaktı. Yüzde 15'lik düşüşte, seramik fiberlerin payı vardır. Whiskerlerin mukavemeti ve elastiklik modülü, fiber çapına bağlı olarak Grafik !'de görüldüğü gibi değişmektedir. Çapın küçülmesine bağlı olarak mukavemetin bu kadar artması, tek kristal olması, mükemmel yapısı ve yüzey yapısı ile açıklanabilir. Fakat dis-lokasyonların kilitlenmesinin de büyük rolü vardır. Çap küçük olduğu için kayma sadece yüzeye yakın yerlerde olur. 6 o YALITIM • EYLÜL/ EKiM 2007 Tablo 1: Seramik fiberlerin kimyasal bileşimleri ve maksimum kullanım sıcaklıkları Max. Kul. Sıc.°C Al2O3 SP2 Diğer 4 i 3 ~ ~ 'l :::ı :.E "' E a. 1260 44,8 54,4 0,8 ~ oL___ı.,..:::::ı:==ı::==-.J O 10 20 30 40 Çap Grafik ı: Si veya ZnO tek kristali fiber/erinde kopma mukavemetinin fiber çapına bağlı değişimi. 2. SERAMİK FİBERLERİN ÖZELLİKLERİ Fiberler 1950'de keşfedilmesine rağmen 70'li yıllardaki enerji krizine kadar pek gelişme gösterememiştir. 1970 öncesi zirkonya fiber kullanılırdı ve çok pahalıydı. Yüksek sıcaklık dayanımı ve kimyasal maddelere dayancı çok iyiydi.Enerji kriziylebirlikte seramik fiberler geliştirildi. Alüminosilikatfiberler ya tabiatta bulunan saf kaolinden ya da saf alümina ve silika karışımlarından üretilir. Yüzde 80 ve yüzde 95 alümina içeren türlerin üretiminde Bayer prosesi ile üretilmiş alümina kullanılır. 1980 öncesi 3 tip fiber üretilirdi. Şimdi yüzde 80 Al2O3+% 20SiC>2bileşiminde kristal seramik fiber kullanılmaktadır ve maksimum kullanım sıcaklığı 1700-1750 °C arasında değişir. Yoğunluğu 481 kg/m3'tür. 1260 °C'lık fiberlerin tipik özellikleri fiber çapı (ortalama) 2.5-3 µm fiber boyu (maksimum)250 mm. Fiber boyu (ortalama) 100 mm, özgül ağırlık (ASTM135) 2.56 yüzde 80 alüminalı fiber, yüzde 95'likten sonra geliştirilmiştir. Dolayısıyla yeni geliştirilen bu 1400 1600 1720-1750 55,0 95 80 44,9 2 20 1 0,1 3 1 fiberin, eskisinin yerini almış olması olasıdır. Alümina oranı yüzde 15 daha düşük olduğu için fiyat yönünden de avantajlı olması söz konusudur. Bugün satılmakta olan fiberler, camsı ve kristal olmak üzere 3 gruba ayrılmaktadır. Camsı fiberler yüzde 4556 Ai2O3 , kristal fiberleryüzde 74-94 Ai2O3 içerirler. Geri kalanı ise silikadır. Bu iki bileşenin dışındaki yabancı maddeler çok düşük orandadır. Camsı seramik fiberlerde Al2OJ/SiO2 oranı yaklaşık yarı yarıyadır ve maksimum kullanım sıcaklığı 12601300°C'dir. 1400°C'a dayanan camsı fiberlerde Al2O3 yüzde 60, SiO2yüzde 40'tır. Camsı fiberlere Cr2O3 katarak, maksimum kullanım sıcaklığı artırılabilir. Camsı seramikler, yüksek sıcaklıkta büzülme gösterirler. Mullit veya krista-balit kristalizasyonu gerçekleşir. Cr2O3 , bunu önler. Kristal seramik fiberlerde alümina oranı yüzde 70'in üzerindedir. Bunlarda çok yavaş tane büyümesi olur. Yoğunluğu düşük olan seramik fiber- " ıı 14~--·-· ✓• /:.. . - ~ 4oo•c·ıok Camsı Fiber ,o • --1soo•c·ıok Kristal Fiber ~ ! / ~ •/ ,::) aı ~ ' o o~=ı::==::c:==::.::::==:::::;:=:::l 100 JOO 1000 JOOO 1000 Yüksek Sıcaklıkta Bekleme Zamanı (Saat) Grafik 2: 1600 ve 1400°C'lik seramik fiberlerin, yüksek sıcaklıkta büzülme yüzdesinin zamana bağlı değişimi
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=